خزان التمدد في المحولات الكهربائية هو جزء أساسي في تصميم المحولات التي تستخدم الزيت العازل. يعمل الزيت العازل كوسيط للتبريد والعزل الكهربائي داخل المحولة. وبما أن الزيت يتمدد ويتقلص مع التغيرات في درجة الحرارة، يلعب خزان التمدد دورًا مهمًا في الحفاظ على سلامة النظام وضمان أن المحولة تعمل بكفاءة. دعنا نوضح بشكل مفصل:
1. وظيفة خزان التمدد:
- استيعاب التمدد والتقلص: مع ارتفاع درجة حرارة المحولة، سواء نتيجة التحميل الكهربائي أو ارتفاع درجة حرارة البيئة المحيطة، يبدأ الزيت العازل داخل المحولة بالتمدد. في حال عدم وجود مساحة كافية لاستيعاب هذا التمدد، يمكن أن يرتفع الضغط داخل المحولة، مما قد يؤدي إلى أضرار جسيمة مثل تسريب الزيت أو حتى تلف المحولة. في المقابل، عندما تنخفض درجة الحرارة، يتقلص حجم الزيت. خزان التمدد مصمم لاستيعاب هذه التغيرات في حجم الزيت بشكل آمن.
- حجم الزيت والتمدد: الزيت العازل يمكن أن يتمدد حتى 108% من حجمه الأصلي عند أعلى درجة حرارة مقارنة بحجمه عند درجة حرارة قياسية قدرها 25 درجة مئوية. لذلك، يتم تصميم خزان التمدد ليكون قادرًا على استيعاب 10% إضافية من حجم الزيت الموجود في المحولة.
- التصميم والمستوى: يتم عادة ملء خزان التمدد في الظروف العادية إلى مستوى 30% من سعته. هذا المستوى يتيح مساحة كافية للتمدد الحراري للزيت عندما ترتفع درجة الحرارة إلى أعلى مستوياتها، وفي الوقت نفسه يضمن وجود الزيت الكافي لتغطية الملفات والمحافظة على التبريد والعزل.
2. أهمية أنبوب مستوى الزيت:
- مراقبة مستوى الزيت: أنبوب مستوى الزيت يوفر طريقة واضحة وسهلة لمراقبة مستوى الزيت داخل المحولة وخزان التمدد. هذا مهم جدًا لضمان وجود الكمية الكافية من الزيت في المحولة، لأن نقص الزيت قد يؤدي إلى عدم كفاية التبريد، مما يزيد من خطر ارتفاع درجة حرارة المحولة وتعرضها للتلف.
- الإنذار المبكر: أي تغييرات غير طبيعية في مستوى الزيت يمكن أن تكون مؤشرًا على مشاكل محتملة. على سبيل المثال، انخفاض مستوى الزيت قد يشير إلى تسرب أو تبخر غير طبيعي للزيت، مما يتطلب تدخلًا سريعًا.
3. تحليل لون بخار الزيت لمعرفة نوع العطل:
بالإضافة إلى مراقبة مستوى الزيت، يمكن استخدام لون بخار الزيت الذي يظهر في أنبوب مستوى الزيت كمؤشر تشخيصي يساعد في تحديد نوع العطل الذي قد يكون قد حدث داخل المحولة:
- اللون الأصفر: هذا اللون يشير عادة إلى احتراق مواد العزل داخل المحولة، مثل الألياف الزجاجية (الفايبر) أو الخشب. هذه المواد تستخدم في العديد من أجزاء المحولة كمواد عازلة. عندما يحدث خلل داخلي أو تتعرض أجزاء من المحولة لدرجات حرارة عالية، يمكن أن تتلف هذه المواد وتسبب تغير لون بخار الزيت إلى الأصفر.
- اللون الأسود: ظهور بخار زيت أسود يشير عادة إلى احتراق الزيت وتحلله. الزيت العازل يمكن أن يتحلل عند تعرضه لدرجات حرارة عالية لفترات طويلة أو عند وجود أعطال كهربائية تؤدي إلى قوس كهربائي داخل المحولة. تحلل الزيت يؤدي إلى تكوين غازات وبقايا كربونية، مما يسبب تغير لون الزيت إلى الأسود. هذه الحالة تعتبر خطيرة جدًا وتحتاج إلى فحص فوري لأن تحلل الزيت يضعف قدرته على العزل والتبريد.
- اللون الأبيض: إذا كان لون بخار الزيت أبيض، فهذا يشير غالبًا إلى احتراق الورق العازل. الورق العازل هو مادة أخرى تستخدم بشكل شائع لعزل الملفات داخل المحولة. احتراق الورق قد يكون نتيجة ارتفاع الحرارة أو فشل في التبريد، وهذه إشارة على أن المحولة تواجه مشكلات كبيرة يجب التعامل معها بسرعة.
4. الدور الوقائي لخزان التمدد:
بجانب استيعاب التغيرات في حجم الزيت، يلعب خزان التمدد دورًا في منع تعرض المحولة للهواء الخارجي. إذا تعرض الزيت للهواء، يمكن أن يتأكسد مما يسرع من تحلله ويؤدي إلى تقليل عمر المحولة وكفاءتها. لذا، فإن خزان التمدد يساهم أيضًا في منع تفاعل الزيت مع الأكسجين والرطوبة من البيئة المحيطة، وهو ما يحمي الزيت من التدهور.
5. أهمية الحفاظ على مستويات الزيت المناسبة:
من الضروري مراقبة مستويات الزيت بشكل دوري، فالنقص في الزيت قد يؤدي إلى عدم كفاية تغطية الملفات، مما يعرض المحولة لمخاطر التبريد غير الكافي. يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة الملفات وبالتالي فقدان العزل الحراري وزيادة احتمالية حدوث أعطال كهربائية خطيرة.
خلاصة:
- خزان التمدد هو عنصر أساسي في المحولات الزيتية، حيث يسمح باستيعاب تمدد الزيت أو تقلصه نتيجة تغيرات درجة الحرارة.
- يتم ملء خزان التمدد إلى مستوى 30% من سعته لترك مساحة كافية لاستيعاب التمدد عند أقصى درجات الحرارة.
- أنبوب مستوى الزيت يتيح مراقبة مستوى الزيت، بينما لون بخار الزيت يساعد في تشخيص الأعطال.
- اللون الأصفر يدل على احتراق مواد العزل، اللون الأسود يشير إلى تحلل الزيت، واللون الأبيض يعكس احتراق الورق العازل.
المتابعة الدورية لمستويات الزيت ولون بخار الزيت مهمة للحفاظ على سلامة المحولة وللتعرف المبكر على الأعطال التي قد تؤدي إلى تلف المحولة أو تقصير عمرها.
